《统一建模语言UML》综合型实验教学改革方案研究

摘要：《统一建模语言UML》课程改原有验证性实验为贯穿式综合型实验，将全部实验统一在一个实验项目中。改革主要包括实验内容改革和实验过程改革，并设计考核标准。学生在实验中深入理解UML模型的作用，接触项目分析、设计、建模的过程，理解团队合作的重要性。本实验改革是要改变学生应用能力弱的问题，全面培养学生分析问题和建立模型的能力，提升学生的实践应用水平。

关键词：贯穿式综合型实验;UML;实验过程改革;建立模型

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）19-0209-02

1 改革的目的

《统一建模语言UML》是为计算机科学与技术专业软件工程方向、软件工程专业和大数据方向开设的一门专业必修课程，是软件工程课程体系的重要组成，是面向对象分析与设计的重要工具和手段[1]，是计算机专业人员必备的分析设计系统的能力[2]。通过本课程的学习，使学生在理解面向对象理论基础并且掌握面向对象编程语言之外，进一步提高软件开发的能力与水平。

作为软件工程类课程，《统一建模语言UML》课程具备与软件工程类课程相似的问题，具有专业理论强的特点，概念、原则、原理十分复杂，而工程性的内容，虽然具有很强的实践性，但由于规模的庞大与复杂性，让学生感到无从下手、难以把握[3]。因此，学生在实践中存在理论能力强、实践应用能力差，个人能力强、团队协作能力弱等问题。归根结底是学生无法将所学理论完全与实践应用相结合，工程实践能力差的问题。作为一门理论与实践相结合的课程，怎样提高课程的工程化程度，提高学生工程应用能力，培养学生工程价值观，更好地达到工程化教育的目标，是本课程面临的重要课题。

2 改革的意义

《统一建模语言UML》综合型实验教学改革彻底改变本课程原有的验证性实验内容，采用统一的项目贯穿实验全过程的方式，让学生在实验中深入接触项目分析、设计、建模，通过分析项目和创建模型体会团队协作。综合实验的展开是以学生为主体的实验教学，通过循序渐进式开展，帮助学生参与建模实践。实验过程学生带着任务去学习实践，在实践教学设计中突出学生的主体地位和教师的引导作用，重视培养学生的主观能动性，增加学生的动手机会，帮助学生进一步理解模型的应用，加强沟通的能力，增加交流互动、同学间的协作。

3 改革的主要内容

《统一建模语言UML》综合型实验教学改革是要改变本课程的实验内容和实验过程，采用研讨式实践教学方式，团队合作共同完成贯穿式实验。

3.1 实验内容改革

本课程实验为8学时，4个实验。原有的设计内容为对UML建模中各种模型图，包括用例图、类图、顺序图、通信图、状态机图、活动图、包图、组件图、部署图等模型的验证性练习。实验形式主要是教师出题，学生练习绘制模型的方式。这种方式的优势是教师设计的题目知识点涵盖全面，能够涉及全部或大部分授课知识点的练习，学生对于知识点的掌握牢固、全面;缺点是学生虽然掌握了UML各种模型图的绘图方式和图中细节的处理，但学生很难理解该模型如何使用，面对某个具体系统建模如何综合利用各种模型图。

修改后的实验将原有的基础训练内容作为例题、练习和作业，学生在课上或课下完成，基础实践注重理论知识训练，为理论知识提供实践支撑，旨在帮助学生理解各种模型的作用和绘制方式。实验过程全程采用贯穿式综合实践项目，采用团队开发模式，项目小组分工合作，团队完成系统模型。贯穿式的综合项目实验将四个实验整合到一个实践项目之下，按照模型的讲解和使用设置实验内容：

实验一：用例图和类图的建模

实验二：交互图和状态机图的建模

實验三：活动图、包图、组件图、部署图建模

实验四：数据库设计、模型整合

按照软件工程思想展开分析建模过程，采用启发式教学，给学生留下足够的思考余地，拓宽思路、培养分析和解决问题能力，使实践效果得到最大程度的发挥。

3.2  实验过程改革

本课程的实验内容改变原有的教师布置实验练习、学生机械完成的模式，全部采用开放式的分组研讨实验教学方式。实验教学过程如下：

1）教师根据当次实验内容，提出实验要求，交代实验重点和关注问题;

2）学生分组研究，通过查找资料、讨论等方式提出建立模型的思路;

3）学生自主绘制模型，在建模中随时互相沟通，向老师提出问题;

4）教师综合学生问题，对普遍问题进行总结讲解;

5）学生完成实验内容，上交实验报告。

研讨式实验教学以学生小组为课堂主体，兼具启发性、循序渐进性及和谐性。“通过认识过程去掌握认知结构”，让学生在实践中掌握分析建模的方法，在相互探讨中掌握熟练使用建模工具的能力、针对问题分析建模的能力、相互交流合作的能力，达到个体与团队的同步共进。使学生逐步离开教师这根“拐杖”独立“行走”，从“学用”走向“会用”，有助于学生综合能力的提高，还有助于师生共同探索、发现和研究，促进教学相长。

4 改革方案实施

4.1 实施过程

综合型实验最早是作为软件工程实验的辅助，为软件工程实验提供模型分析和构建。综合型实验实施完毕后，总结发现一方面学生对于各种模型的应用有了较前深入的理解和应用，另一方面作为软件工程实验辅助，学生的分析和建模过程过于依赖和拘泥于软件工程的过程性文档，对于UML的建模细节没有进行充分考虑，没有展开全面的分析、设计建模，对于UML知识的深入理解作用有限。

后期开始进行独立的项目分析和建模，采用贯穿式独立项目，学生分组协作，完成综合实践报告。独立的UML项目建模，脱离了软件工程文档的模板束缚，要求学生着重考虑软件模型的分析与构建，给予学生更多的思考分析空间，学生能够针对项目进行全面的分析和建模，对项目建模和各种模型的应用有全面的认识，并能够自主地在模型中提取和实践各种建模细节。2020年由于疫情实施在线授课，要求学生进行实践过程平台建设和展示，学生可以远程向教师提供项目分析建模的整个过程，并且便于互相交流和学习。

4.2 实验考核

《统一建模语言UML》课程期末考核成绩构成包括平时成绩、综合项目实验成绩和期末考试成绩。综合型项目实验在课程最终考核中占比20%分数，主要考查学生的分组协作情况、模型准确度、报告质量等。实验项目评分基本标准如下表所示：

以实验项目评价标准为依据，确定各小组及小组成员的成绩等级。

5 改革实施效果

综合性实验项目解决了《统一建模语言UML》课程理论与实践偏离的问题，学生在实验中实践理论知识，在理论学习中体会实践应用。学生很容易地融入热烈的学习氛围，更清楚明白UML是做什么的，在软件开发中的作用。学生能在实践过程中感受自己的进步，增加了课程学习的信心。另一方面，在综合实验项目中帮助学生更好地理解了团队合作的重要性。

通过实施综合型项目实验改革，学生的学习积极性提高了，主动参与到小组讨论和建模中，一方面能够发现自己在学习过程中的不足，积极向老师或同学提问，另一方面深入理解了UML建模在软件开发中的作用。

参考文献：

[1] 商鹏，苏晶.CDIO在统一建模语言课程教学中的应用探讨[J].科技视界，2018（30）：2095.

[2] 孙胜娟，刘彦瑞，倪健.基于CDIO理念的统一建模语言UML教学改革探索[J].教育教学论坛，2013（19）：13-16

[3] 付丹丹，王健，蔡朝晖，马英瑞.基于CDIO的统一建模语言课程教学改革研究与实践[J].福建电脑，2014（4）：53.

【通联编辑：王力】